KR20200022189A - Apparatus for producing of metal mask - Google Patents

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Abstract

Provided is an apparatus for manufacturing a metal mask. The apparatus for manufacturing the metal mask comprises: a laser part generating a laser beam; a beam shaper part changing a spot condition of the laser beam; a beam splitter part splitting the laser beam into a plurality of sub-laser beams according to selection; a first condensing lens part condensing the laser beam passing through the beam shaper part and the beam splitter part sequentially; and a second condensing lens part condensing the laser beam passing through the first condensing lens part again to irradiate the condensed laser beam to an object to be processed.

Description

금속 마스크 생산 장치{APPARATUS FOR PRODUCING OF METAL MASK}Metal mask production equipment {APPARATUS FOR PRODUCING OF METAL MASK}

본 발명은 유기 발광 표시 장치용 기판에 유기 발광층을 증착할 때 사용하는 금속 마스크의 생산 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing a metal mask for use in depositing an organic light emitting layer on a substrate for an organic light emitting display.

최근 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display)가 주목 받고 있다. 유기 발광 표시 장치는 자체적인 발광 특성을 갖고 있어, 액정 표시 장치(liquid crystal display device)와 달리 별도의 백라이트를 필요로 하지 않으며 이로 인해 초박형으로 구현될 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도, 높은 반응 속도 등 고품위적 특성을 갖는다.Recently, organic light emitting diode displays have attracted attention. The organic light emitting diode display has its own light emitting characteristics, and thus, unlike a liquid crystal display device, an organic light emitting diode display does not require a separate backlight and thus may be implemented to be extremely thin. In addition, the organic light emitting diode display has high quality characteristics such as low power consumption, high luminance, and high response speed.

한편, 유기 발광 표시 장치는 일정 패턴의 유기 발광층을 포함한다. 그런데, 이런 유기 발광층은 원형, 사각형 등의 미세 패턴을 갖는 증착 마스크를 이용하여 증착하는 공정을 통해 형성된다. 증착 마스크는 일반적으로 인바(invar)나 스테인리스 스틸과 같은 금속 재질의 미세 금속 마스크(FMM, fine metal mask)가 주로 사용된다.Meanwhile, the organic light emitting diode display includes an organic light emitting layer having a predetermined pattern. However, such an organic light emitting layer is formed through a deposition process using a deposition mask having a fine pattern such as a circle, a square. Deposition masks are generally used as a fine metal mask (FMM) made of metal such as invar or stainless steel.

종래 금속 마스크는 포토 리소그래피 공정을 통해 생산 제조되었다. 이는, 포토 레지스트를 도포하여 코팅하는 과정, 포토 레지스트를 가열하는 과정, 노광하는 과정, 현상하는 과정 등 여러 단계를 포함한다. 또한, 종래 금속 마스크는 레이저빔를 사용하여 생산 제조되었다.Conventional metal masks have been produced and manufactured through a photolithography process. This includes various steps such as applying and coating a photoresist, heating a photoresist, exposing, developing and the like. In addition, conventional metal masks have been produced and manufactured using laser beams.

그러나, 최근 고해상도 유기 발광 표시 장치의 제품화에 따라 바람직하게 10μm 이하의 마스크 홀을 갖는 미세 금속 마스크를 생산 제조해야만 한다. 그러나, 종래 장치/방법으로는 전술한 크기의 마스크 홀로 구성되는 미세 패턴을 형성할 수 없는 문제점이 있었다.However, with the recent commercialization of high resolution organic light emitting display devices, it is necessary to produce and manufacture fine metal masks having mask holes of preferably 10 μm or less. However, there has been a problem in that a conventional apparatus / method cannot form a fine pattern composed of mask holes of the size described above.

또한, 종래 장치/방법은 마스크 홀을 형성하는 과정에서 결함이 발생하는 경우 별도 리페어 장치/방법을 사용하여 수리할 수 밖에 없었다. 또한, 종래 장치/방법을 구현하기 위해 사용되는 광학계는 레이저빔의 스팟 조건을 다양하게 변경할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 종래 장치/방법은 마스크 홀 등의 가공 과정에서 발생하는 분진을 효과적으로 클리닝할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 종래 장치/방법은 마스크 홀 등의 가공 과정을 실시간으로 확인할 수 없다는 문제점이 있었다.In addition, the conventional apparatus / method has to be repaired by using a separate repair apparatus / method when a defect occurs in the process of forming the mask hole. In addition, the optical system used to implement the conventional device / method has a problem that the spot conditions of the laser beam can not be variously changed. In addition, the conventional apparatus / method has a problem that it is not possible to effectively clean the dust generated during the processing of mask holes and the like. In addition, the conventional apparatus / method has a problem in that it is not possible to check a machining process such as a mask hole in real time.

대한민국 등록특허 제10-1582161호 (2015.12.28. 등록)Republic of Korea Patent No. 10-1582161 (registered on December 28, 2015) 대한민국 등록특허 제10-1267220호 (2013.05.20. 등록)Republic of Korea Patent No. 10-1267220 (registered May 20, 2013) 대한민국 공개특허 제10-2015-0035131호 (2015.04.06. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0035131 (published April 6, 2015)

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 레이저빔의 스팟 크기를 종래 대비 더 감소시켜 피가공체인 금속박에 원하는 크기의 마스크 홀 패턴을 형성시키며, 동시에 금속 마스크를 포토 리소그래피 공정으로 생산하는 경우 발생하던 결함을 동일 장치 내에서 간편하게 리페어할 수 있는 금속 마스크 생산 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention has been devised to solve the above problems, and further reduces the spot size of the laser beam as compared to the conventional to form a mask hole pattern of a desired size on the metal foil to be processed, and at the same time photolithography The present invention aims to provide a metal mask production apparatus that can easily repair defects generated in the process in the same apparatus.

또한, 피가공체에 조사되는 레이저빔의 스팟 크기를 1μm(마이크로미터) 내지 5μm 범위 이내로 조절하고, 그 스팟 형상과 스팟 피치 등도 함께 조절할 수 있는 금속 마스크 생산 장치를 제공하고자 한다.In addition, to provide a metal mask production apparatus that can adjust the spot size of the laser beam irradiated to the workpiece within the range of 1μm (micrometer) to 5μm, the spot shape and the spot pitch can be adjusted together.

또한, 금속 마스크 생산 장치를 사용하는 동안 발생하는 분진을 청결하게 제거하여 양질의 금속 마스크를 생산하고자 한다.In addition, to remove the dust generated during the use of the metal mask production apparatus to produce a good quality metal mask.

또한, 피가공체에 대한 얼라인(align) 뿐만 아니라, 가공 위치, 광학계의 초점 거리의 조절, 실제 가공되는 형상 등에 대한 실시간 확인이 가능한 금속 마스크 생산 장치를 제공하고자 한다.In addition, to provide a metal mask production apparatus capable of real-time confirmation of the machining position, the adjustment of the focal length of the optical system, the shape of the actual processing, as well as the alignment of the workpiece.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 레이저빔을 발생시키는 레이저부; 상기 레이저빔의 스팟 조건을 변경시키는 빔쉐이퍼부; 선택에 따라 상기 레이저빔을 복수 개로 분기시키는 빔스플리터부; 상기 빔쉐이퍼부 및 상기 빔스플리터부를 순차적으로 통과한 상기 레이저빔을 집광하는 제1집광렌즈부; 및 상기 제1집광렌즈부를 통과한 상기 레이저빔을 다시 집광하여 피가공체에 조사시키는 제2집광렌즈부;를 포함하는 금속 마스크 생산 장치를 제공한다.Embodiment of the present invention, to solve the above problems, a laser unit for generating a laser beam; A beam shaper unit for changing a spot condition of the laser beam; A beam splitter unit for splitting the laser beam into a plurality according to a selection; A first condenser lens unit configured to condense the laser beam sequentially passing through the beam shaper unit and the beam splitter unit; And a second condensing lens unit condensing the laser beam passing through the first condensing lens unit and irradiating the object to be processed.

상기 피가공체에 홀 패턴을 형성하도록 하는 가공모드와, 상기 피가공체에 발생된 결함을 수리하도록 하는 리페어모드를 포함하는 모드설정부;를 더 포함할 수 있다.And a mode setting unit including a processing mode for forming a hole pattern in the workpiece and a repair mode for repairing a defect generated in the workpiece.

상기 빔스플리터부는 상기 가공모드에서 상기 레이저빔의 광 경로 상에 위치하고, 상기 리페어모드에서 상기 레이저빔의 광 경로 상에서 이탈할 수 있다.The beam splitter unit may be positioned on an optical path of the laser beam in the processing mode and may deviate from the optical path of the laser beam in the repair mode.

이송스테이지; 및 상기 이송스테이지 위에서 상기 빔스플리터부를 직선 왕복 이송시키는 리니어모터부;를 더 포함할 수 있다.Transfer stage; And a linear motor unit configured to linearly reciprocate the beam splitter unit on the transfer stage.

상기 스팟 조건은 스팟 크기, 스팟 형상 및 상기 빔스플리터부를 통해 복수 개로 분기되는 레이저빔 사이의 스팟 피치를 포함할 수 있다.The spot condition may include a spot size, a spot shape, and a spot pitch between a plurality of laser beams branched through the beam splitter.

상기 제2집광렌즈부와 상기 피가공체 사이에 배치되며 상기 피가공체에서 발생하는 분진을 외부로 배출시키는 석션유닛;을 더 포함할 수 있다.And a suction unit disposed between the second condenser lens unit and the workpiece to discharge dust generated by the workpiece to the outside.

상기 석션유닛은 상기 레이저빔이 통과하는 관통홀이 형성되는 챔버부; 상기 챔버부 내에 형성되며, 상기 레이저빔의 통과 방향과 일정한 경사 각도를 갖고 압축 공기를 분사시키는 블로우부; 및 상기 압축 공기의 분사에 의해 비산되는 분진을 흡입하는 석션부;를 포함할 수 있다.The suction unit may include a chamber part in which a through hole through which the laser beam passes is formed; A blow part formed in the chamber part to inject compressed air having a predetermined inclination angle with a passage direction of the laser beam; And a suction unit for sucking dust scattered by the injection of the compressed air.

상기 제2집광렌즈부로 입사되는 상기 레이저빔의 광 경로와 동축 상의 광 경로를 갖도록 형성되는 카메라유닛;을 더 포함할 수 있다.And a camera unit formed to have an optical path coaxial with the optical path of the laser beam incident to the second condensing lens unit.

상기 제2집광렌즈부와 상기 카메라유닛 사이에 상기 제1집광렌즈부를 통과한 상기 레이저빔은 반사시키고, 상기 피가공체의 이미지는 투과시켜 상기 카메라유닛으로 전달하는 레이저하프미러;를 더 포함할 수 있다.And a laser half mirror configured to reflect the laser beam passing through the first condenser lens unit between the second condenser lens unit and the camera unit, and to transmit an image of the object to be transmitted to the camera unit. Can be.

상기 피가공체의 가공 두께에 따라 높낮이가 조절되는 안착부;를 더 포함할 수 있다.It may further include a; seating portion is adjusted height according to the processing thickness of the workpiece.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.According to the problem solving means of the present invention as described above it can be expected a variety of effects including the following matters. However, the present invention is not achieved by exerting all of the following effects.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 마스크 생산 장치는 레이저빔의 스팟 크기를 종래 대비 더 감소시켜 금속박에 원하는 크기의 마스크 홀 패턴을 직접 형성시키며, 동시에 금속 마스크를 포토 리소그래피 공정으로 생산하는 경우 발생하던 결함을 동일 장치 내에서 간편하게 리페어할 수 있다.The metal mask production apparatus according to an embodiment of the present invention further reduces the spot size of the laser beam to form a mask hole pattern having a desired size directly on the metal foil, and at the same time, a metal mask is produced by a photolithography process. Defects can be repaired easily within the same device.

피가공체에 조사되는 레이저빔의 스팟 크기를 1μm 내지 5μm 범위 이내로 조절할 수 있고, 그 스팟 형상과 스팟 피치 등도 함께 조절할 수 있어 다양한 종류의 마스크 홀 패턴의 형성이 가능하다.The spot size of the laser beam irradiated to the workpiece can be adjusted within the range of 1 μm to 5 μm, and the shape of the spot and the spot pitch can also be adjusted together to form various types of mask hole patterns.

금속 마스크 생산 장치를 사용하는 동안 발생하는 분진을 자동화된 클리닝 장치에 의해 청결하게 제거할 수 있어 양질의 금속 마스크를 생산할 수 있다.Dust generated during the use of metal mask production equipment can be cleanly removed by an automated cleaning device, producing a good quality metal mask.

피가공체에 대한 얼라인(align) 뿐만 아니라, 가공 위치, 광학계의 초점 거리의 조절, 실제 가공되는 형상 등에 대한 실시간 확인이 가능하다.In addition to the alignment of the workpiece, it is possible to check in real time on the machining position, the adjustment of the focal length of the optical system, the shape to be actually processed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 마스크 생산 장치에 대한 개략도.
도 2는 도 1의 금속 마스크 생산 장치가 리페어모드에서 작동하는 경우, 그 개략도.
도 3은 모드 선택에 따른 빔스플리터부의 위치를 도시한 도면.
도 4는 빔스플리터부의 축 회전에 따라 달라지는 레이저빔의 모습을 도시한 도면.
도 5는 도 1의 금속 마스크 생산 장치에 의해 형성된 금속 마스크의 홀 패턴을 보여주는 예시 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 석션유닛의 개략도.
도 7은 도 6의 석션유닛에 대한 평면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라유닛을 더 포함하는 경우, 금속 마스크 생산 장치에 대한 개략도.1 is a schematic diagram of a metal mask production apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of the metal mask production apparatus of FIG. 1 when operating in repair mode. FIG.
3 is a diagram illustrating a position of a beam splitter unit according to mode selection;
4 is a view showing a state of a laser beam that varies depending on the rotation of the axis of the beam splitter.
5 is an exemplary view showing a hole pattern of a metal mask formed by the metal mask production apparatus of FIG. 1.
6 is a schematic view of a suction unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a plan view of the suction unit of FIG.
Figure 8 is a schematic diagram of a metal mask production apparatus, when further comprising a camera unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following description of the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured by those skilled in the art with respect to known functions related thereto, the detailed description thereof will be omitted. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 마스크 생산 장치에 대한 개략도이고, 도 2는 도 1의 금속 마스크 생산 장치가 리페어모드에서 작동하는 경우, 그 개략도이며, 도 3은 모드 선택에 따른 빔스플리터부의 위치를 도시한 도면이고, 도 4는 빔스플리터부의 축 회전에 따라 달라지는 레이저빔의 모습을 도시한 도면이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic diagram of a metal mask production apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram when the metal mask production apparatus of Figure 1 when operating in the repair mode, Figure 3 is a beam according to the mode selection FIG. 4 is a view showing the position of the splitter part, and FIG. 4 is a view showing the state of the laser beam that varies depending on the rotation of the beam splitter part.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 마스크 생산 장치는 레이저부(10), 빔쉐이퍼부(20), 빔스플리터부(30), 제1집광렌즈부(40), 제2집광렌즈부(50), 모드설정부(미도시), 석션유닛(60), 카메라유닛(70), 안착부(80) 등을 포함할 수 있다.1 to 4, a metal mask production apparatus according to an embodiment of the present invention includes a laser unit 10, a beam shaper unit 20, a beam splitter unit 30, and a first condenser lens unit 40. The second condenser lens unit 50 may include a mode setting unit (not shown), a suction unit 60, a camera unit 70, and a seating unit 80.

레이저부(10)는 단일 소스에서 펄스 레이저 형태로 발생되는 레이저빔을 발진시킨다. 이 때, 레이저부(10)를 통해 발진되는 레이저빔은 단일 개다. 한편, 피가공체(200)는 전술한 것처럼, 인바(invar)라는 금속 재질 등으로 이루어진다. 따라서, 레이저빔은 피가공체(200)의 열 확산 시간보다 짧은 펄스 폭의 피코초 또는 펨토초 레이저빔인 것이 바람직하다.The laser unit 10 oscillates a laser beam generated in the form of a pulsed laser from a single source. At this time, the laser beam oscillated through the laser unit 10 is a single dog. On the other hand, the workpiece 200 is made of a metal material such as invar (invar) as described above. Therefore, the laser beam is preferably a picosecond or femtosecond laser beam having a pulse width shorter than the heat diffusion time of the workpiece 200.

빔쉐이퍼부(20)는 레이저빔의 스팟 조건을 변경시켜 그 형태를 조절한다. 다만, 빔쉐이퍼부(20)는 피가공체(200)의 특성에 따라 스팟 조건을 변경하지 않을 수도 있다. 스팟 조건은 레이저빔의 스팟 크기(size), 스팟 형상(shape) 및 빔스플리터부(30)를 통해 복수 개로 분기되는 레이저빔 사이의 스팟 피치(pitch)를 포함할 수 있다.The beam shaper unit 20 adjusts the shape by changing the spot condition of the laser beam. However, the beam shaper 20 may not change the spot condition according to the characteristics of the workpiece 200. The spot condition may include a spot size of the laser beam, a spot shape, and a spot pitch between the plurality of laser beams branched through the beam splitter unit 30.

빔쉐이퍼부(20)는 예를 들어, 적어도 하나 이상의 플랫탑(flat top)빔쉐이퍼를 포함할 수 있다. 그로 인해, 빔쉐이퍼부(20)는 레이저빔이 갖는 가우시안 빔(Gaussian Beam)의 에너지 프로파일을 플랫 탑의 에너지 프로파일로 전환시킬 수 있다. 이 때, 전환된 레이저빔은 강도(intensity)가 균일해지고, 그 선단면이 플랫(flat)해지며, 먼 거리에서도 상당히 안정된 분포를 지닐 수 있다. 또한, 빔쉐이퍼부(20)는 레이저부(10)에서 조사되는 원형의 레이저빔 형상을 플랫 탑의 에너지 프로파일을 갖는 사각형 형상 등으로 변경시킬 수 있다.The beam shaper unit 20 may include, for example, at least one flat top beam shaper. Therefore, the beam shaper unit 20 may convert the energy profile of the Gaussian beam of the laser beam into the energy profile of the flat top. At this time, the converted laser beam becomes uniform in intensity, its front end surface is flat, and can have a fairly stable distribution even at a long distance. In addition, the beam shaper unit 20 may change the circular laser beam shape irradiated from the laser unit 10 into a rectangular shape having an energy profile of a flat top.

또한, 빔쉐이퍼부(20)는 광학 부품을 이용하여 빔스플리터부(30)를 구성하는 렌즈 사양에 따라 이미 고정된 스팟 피치를 일정 범위 이내에서 가변적으로 조절할 수 있다. 뿐만 아니라, 빔쉐이퍼부(20)는 다초점렌즈(미도시)를 더 포함하여, 피가공체(200)로 조사되는 레이저빔의 초점심도를 가변적으로 조절할 수 있다. 초점심도의 조절은 특히, 피가공체(200)의 두께가 달라질 때 유용할 수 있다. 그리고, 이는 마스크 홀을 형성하는 과정에서 가공 시간을 단축시킨다.In addition, the beam shaper 20 may variably adjust a spot pitch that is already fixed according to a lens specification constituting the beam splitter 30 using an optical component within a predetermined range. In addition, the beam shaper unit 20 may further include a multifocal lens (not shown) to variably adjust the depth of focus of the laser beam irradiated to the workpiece 200. The adjustment of the depth of focus may be particularly useful when the thickness of the workpiece 200 is changed. This shortens the machining time in the process of forming the mask hole.

빔스플리터부(30)는 선택에 따라 레이저빔을 복수 개로 분기시킨다. 이런 빔스플리터부(30)는 예를 들어, DOE(diffractive optical element)렌즈를 포함할 수 있으며, 그 외에 공지된 다양한 형태로 구성될 수 있다. DOE렌즈는 빔쉐이퍼부(20)를 통과한 레이저빔을 분기시켜 마스크 홀을 동시에 복수 개 가공할 수 있도록 한다. 한편, 분기되는 복수 개의 레이저빔은 예를 들어, 일렬로 나열되는 직선 타입, m행n열의 행렬 내에 각각 레이저빔이 배치되는 사각형 타입 등 특정 타입의 모양을 갖을 수 있다.The beam splitter unit 30 splits a plurality of laser beams according to a selection. The beam splitter unit 30 may include, for example, a diffractive optical element (DOE) lens, and may be configured in various other forms. The DOE lens diverts the laser beam passing through the beam shaper unit 20 so that a plurality of mask holes can be simultaneously processed. The plurality of branched laser beams may have, for example, a specific type of shape such as a straight line arranged in a line and a square type in which the laser beams are arranged in a matrix of m rows and n columns.

한편, 빔스플리터부(30)는 적어도 하나 이상 배치될 수 있고, 1) 분기되는 레이저빔의 개수, 2) 분기되는 레이저빔이 갖는 배열 모양, 3) 그 외에 분기되는 레이저빔에 의한 구성상 차이 등을 고려하여 어느 한 개가 선택적으로 사용될 수 있다.On the other hand, at least one beam splitter 30 may be disposed, and 1) the number of diverging laser beams, 2) the arrangement shape of the diverging laser beams, 3) the configuration differences due to the diverging laser beams In consideration of the above, any one may be selectively used.

전술한 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 마스크 생산 장치는 종래 포토 리소그래피 공정으로 생산된 금속 마스크에 존재하는 결함을 리페어할 수 있다. 이를 위해, 금속 마스크 생산 장치는 피가공체(200)에 마스크 홀 패턴을 형성하도록 하는 가공모드 이외에 피가공체(200)에 발생된 결함을 수리하도록 하는 리페어모드를 포함하는 모드설정부를 더 포함할 수 있다.As described above, the metal mask production apparatus according to an embodiment of the present invention may repair defects existing in the metal mask produced by the conventional photolithography process. To this end, the metal mask production apparatus may further include a mode setting unit including a repair mode for repairing defects generated in the workpiece 200 in addition to a machining mode for forming a mask hole pattern in the workpiece 200. Can be.

빔스플리터부(30)는 모드 선택에 따라 그 사용 여부가 달라질 수 있다. 그리고, 레이저빔의 분기 여부는 빔스플리터부(30)가 레이저빔의 광 경로 상에 위치하는지 여부에 따라 달라진다. 정리하면, 빔스플리터부(30)는 가공모드에서 레이저빔의 광 경로 상에 위치하고, 리페어모드에서 레이저빔의 광 경로 상에서 이탈하도록 작동된다. 그 결과, 종래 포토 리소그래피 공정에서 발생하던 결함을 동일한 금속 마스크 생산 장치 내에서 단지 모드 설정만 변경하여 간단하게 리페어할 수 있다.Whether or not the beam splitter unit 30 is used depends on the mode selection. In addition, whether or not the laser beam is diverged depends on whether the beam splitter unit 30 is positioned on the optical path of the laser beam. In summary, the beam splitter unit 30 is located on the optical path of the laser beam in the processing mode and is operated to deviate on the optical path of the laser beam in the repair mode. As a result, defects occurring in the conventional photolithography process can be repaired simply by changing only the mode setting in the same metal mask production apparatus.

한편, 이런 빔스플리터부(30)는 이송스테이지(32)에 설치된다. 이송스테이지(32)는 1축 바(bar) 형태로 금속 마스크 생산 장치 내부에 결합된다. 이송스테이지(32)는 빔스플리터부(30)가 이동할 때, 이를 안내하는 역할을 한다. 이 때, 빔스플리터부(30)를 이송시키는 구동원은 리니어(linear)모터부(미도시)이다. 리니어모터부는 전원을 공급받아 이송스테이지(32) 위에서 빔스플리터부(30)를 직선 왕복 이송시킨다.On the other hand, this beam splitter 30 is installed in the transfer stage (32). The transfer stage 32 is coupled to the inside of the metal mask production apparatus in the form of a single axis bar. The transfer stage 32 serves to guide the beam splitter unit 30 when it moves. At this time, the driving source for transferring the beam splitter unit 30 is a linear motor unit (not shown). The linear motor unit receives power and linearly reciprocates the beam splitter unit 30 on the transfer stage 32.

도 3을 다시 참조하면, 가공모드에서 빔스플리터부(30)는 레이저빔의 광 경로 상에 위치(제1위치)하도록 제어된다. 또한, 리페어모드에서 빔스플리터부(30)는 제1위치에서 타단(제2위치)으로 이송되어 레이저빔이 빔스플리터부(30)를 거치지 않고, 그대로 통과되도록 한다.Referring again to FIG. 3, in the processing mode, the beam splitter unit 30 is controlled to be positioned (first position) on the optical path of the laser beam. In addition, in the repair mode, the beam splitter unit 30 is transferred from the first position to the other end (second position) so that the laser beam passes through the beam splitter unit 30 without being passed through.

또한, 빔스플리터부(30)는 DOE렌즈가 축 회동 가능하도록 하는 할로우(hollow)모터부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 그 결과, 분기되는 복수 개의 레이저빔은 일정 각도 범위 이내에서 로테이션되는 형태를 갖을 수 있다.In addition, the beam splitter unit 30 may further include a hollow motor unit (not shown) to allow the DOE lens to be axially rotatable. As a result, the plurality of branched laser beams may be rotated within a predetermined angle range.

본 발명의 금속 마스크 생산 장치는 피가공체(200)에 1μm 내지 5μm의 스팟 크기를 갖는 레이저빔을 조사할 수 있다. 이를 위해, 광학계는 후술할 제1집광렌즈부(40) 및 제2집광렌즈부(50) 등을 포함한다. 제1집광렌즈부(40) 및 제2집광렌즈부(50)는 레이저빔이 높은 에너지 밀도를 갖도록 이를 압축할 수 있다. 예를 들어, 이런 제1집광렌즈부(40)는 튜브렌즈이고, 제2집광렌즈부(50)는 대물렌즈일 수 있다.The metal mask production apparatus of the present invention may irradiate the laser beam having a spot size of 1 μm to 5 μm to the workpiece 200. To this end, the optical system includes a first condensing lens unit 40 and a second condensing lens unit 50 to be described later. The first condenser lens unit 40 and the second condenser lens unit 50 may compress the laser beam to have a high energy density. For example, the first condenser lens unit 40 may be a tube lens, and the second condenser lens unit 50 may be an objective lens.

제1집광렌즈부(40)는 빔쉐이퍼부(20) 및 빔스플리터부(30)를 순차적으로 통과한 레이저빔을 집광한다. 제1집광렌즈부(40)가 제2집광렌즈부(50)와 함께 사용되면, 제1집광렌즈부(40)는 제2집광렌즈부(50)의 초점거리에 따라 그 배율이 적절하게 변경될 수 있다. 또한, 제2집광렌즈부(50)는 제1집광렌즈부(40)를 통과한 레이저빔을 다시 집광하여 피가공체(200)에 조사시킨다. 즉, 제2집광렌즈부(50)는 피가공체(200) 상에 조사되는 레이저빔의 초점을 조절하여 이를 피가공체(200) 상에 포커싱한다. The first condenser lens unit 40 condenses a laser beam sequentially passing through the beam shaper unit 20 and the beam splitter unit 30. When the first condensing lens unit 40 is used together with the second condensing lens unit 50, the first condensing lens unit 40 may be changed in appropriate magnification according to the focal length of the second condensing lens unit 50. Can be. In addition, the second condenser lens unit 50 condenses the laser beam passing through the first condenser lens unit 40 and irradiates the workpiece 200. That is, the second condenser lens unit 50 adjusts the focus of the laser beam irradiated on the workpiece 200 and focuses it on the workpiece 200.

한편, 제2집광렌즈부(50)는 피가공체(200)의 두께, 재료 등의 특성, 마스크 홀의 사양 등 에 따라 그 배율을 달리 선택할 수 있도록 멀티렌즈어레이(미도시)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제2집광렌즈부(50)는 리니어 또는 로타리 타입 등의 방식으로 멀티렌즈어레이를 변경시킬 수 있다.Meanwhile, the second condenser lens unit 50 may further include a multi-lens array (not shown) so that the magnification may be differently selected according to the thickness of the workpiece 200, the characteristics of the material, the specification of the mask hole, and the like. have. In addition, the second condenser lens unit 50 may change the multi-lens array in a linear or rotary type manner.

도 5는 도 1의 금속 마스크 생산 장치에 의해 형성된 금속 마스크의 홀 패턴을 보여주는 예시 도면이다. 도 5를 참조하면, 금속 마스크 생산 장치에 의해 피가공체(200)인 금속박에 원형, 팔각형 등의 마스크 홀로 구성되는 미세 패턴이 형성됨을 확인할 수 있다.FIG. 5 is an exemplary view showing a hole pattern of a metal mask formed by the metal mask production apparatus of FIG. 1. Referring to FIG. 5, it can be seen that a fine pattern formed of a mask hole, such as a circle or an octagon, is formed on the metal foil, which is the workpiece 200, by the metal mask production apparatus.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 석션유닛의 개략도이고, 도 7은 도 6의 석션유닛에 대한 평면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 금속 마스크 생산 장치는 가공모드나 리페어모드에서 레이저빔의 조사로 인해 발생하는 파티클 형태의 분진을 클리닝하는 석션유닛(60)을 더 포함할 수 있다. 석션유닛(60)은 제2집광렌즈부(50)와 피가공체(200) 사이에 배치되며, 석션유닛(60)은 피가공체(200)에서 발생하는 분진을 흡입하여 이를 외부로 배출시킨다.6 is a schematic view of a suction unit according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a plan view of the suction unit of FIG. 6 and 7, the metal mask production apparatus may further include a suction unit 60 for cleaning particle-type dust generated by irradiation of a laser beam in a processing mode or a repair mode. The suction unit 60 is disposed between the second condenser lens unit 50 and the workpiece 200, and the suction unit 60 sucks dust generated from the workpiece 200 and discharges it to the outside. .

구체적으로, 석션유닛(60)은 챔버부(61), 블로우부(62), 석션부(63)를 포함한다. 챔버부(61)에는 레이저빔이 통과하는 관통홀(61(a))이 상하 방향으로 형성되어 있다. 블로우부(62)는 분진이 발생하는 방향으로 압축 공기를 분사하는 적어도 하나 이상의 분사홀(62(a)), 외부에서 공급되는 압축 공기를 분사홀(62(a))로 이동시키는 제1관(62(b))을 포함한다. 그리고, 블로우부(62)는 챔버부(61) 내에 형성되며, 전술한 분사홀(62(a))을 통해 레이저빔의 통과 방향과 일정한 경사 각도를 갖고 압축 공기를 분사시킨다. 이를 위해, 분사홀(62(a))은 관통홀(61(a))의 내측면과 연통되며 하방 경사지게 형성된다.Specifically, the suction unit 60 includes a chamber part 61, a blow part 62, and a suction part 63. The through hole 61 (a) through which the laser beam passes is formed in the chamber 61 in the vertical direction. The blower 62 includes at least one injection hole 62 (a) for injecting compressed air in a direction in which dust is generated, and a first pipe for moving the compressed air supplied from the outside to the injection hole 62 (a). (62 (b)). In addition, the blow part 62 is formed in the chamber part 61, and blows compressed air at a predetermined inclination angle with the passage direction of the laser beam through the above-described injection hole 62 (a). To this end, the injection hole 62 (a) is in communication with the inner surface of the through hole 61 (a) is formed to be inclined downward.

석션부(63)는 압축 공기의 분사에 의해 비산되는 분진을 흡입한다. 이를 위해, 석션부(63)는 분진이 혼합된 혼합 공기를 흡입하는 석션홀(63(a)), 석션홀(63(a))을 통해 흡입한 혼합 공기를 외부로 이동시키는 제2관(63(b))을 포함한다. 이 때, 석션홀(63(a))은 챔버부(61)의 하면에 관통홀(61(a))과 동심원 형태로 복수 개가 이격 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 자동화된 클리닝 석션유닛(60)에 의해 분진을 청결하게 제거할 수 있어, 양질의 금속 마스크를 생산할 수 있다.The suction unit 63 sucks dust scattered by the injection of compressed air. To this end, the suction unit 63 may include a suction pipe 63 (a) for sucking the mixed air mixed with dust and a second pipe for moving the mixed air sucked through the suction hole 63 (a) to the outside ( 63 (b)). At this time, it is preferable that a plurality of suction holes 63 (a) are spaced apart from the through hole 61 (a) in the form of concentric circles on the lower surface of the chamber portion 61. That is, the dust can be removed cleanly by the automated cleaning suction unit 60, it is possible to produce a high quality metal mask.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라유닛을 더 포함하는 경우, 금속 마스크 생산 장치에 대한 개략도이다. 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 금속 마스크 생산 장치는 카메라유닛(70)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 카메라유닛(70)은 CCD카메라(71), 이미지결상렌즈(72), 조명광원(73) 등을 포함한다. 카메라유닛(70)은 조명광원(73)에서 발생되는 조명광이 피가공체(200)에 유도되면 피가공체(200)에서 반사된 조명광이 이미지결상렌즈(72)를 통해 CCD카메라(71)로 유도되도록 하여 찰영 영상을 획득한다.8 is a schematic diagram of a metal mask production apparatus when further including a camera unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the metal mask production apparatus according to the embodiment may further include a camera unit 70. Specifically, the camera unit 70 includes a CCD camera 71, an image imaging lens 72, an illumination light source 73 and the like. When the illumination light generated from the illumination light source 73 is guided to the workpiece 200, the camera unit 70 reflects the illumination light reflected from the workpiece 200 to the CCD camera 71 through the image imaging lens 72. It is induced to obtain a shooting image.

한편, 카메라유닛(70)은 조명하프미러(74), 자동초점부(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 조명하프미러(74)는 조명광을 반사시키고, 피가공체(200)에서 반사되어 CCD 카메라로 전달되는 가시광을 투과시킨다. 이 때, 반사와 투과 비율은 설계 변경 등에 따라 적절하게 달라질 수 있다. 또한, 자동초점부는 카메라유닛(70)이 피가공체(200)를 선명하게 촬영할 수 있도록 카메라유닛(70)의 초점을 보정시킨다.On the other hand, the camera unit 70 may further include an illumination half mirror 74, an auto focus unit (not shown). The illumination half mirror 74 reflects the illumination light and transmits the visible light reflected by the workpiece 200 and transmitted to the CCD camera. In this case, the reflection and the transmission ratio may be appropriately changed according to the design change. In addition, the autofocus unit corrects the focus of the camera unit 70 so that the camera unit 70 can clearly photograph the workpiece 200.

한편, 일 실시예에 따른 카메라유닛(70)은 제2집광렌즈부(50)로 입사되는 레이저빔의 광 경로와 동축 상의 광 경로를 갖도록 형성된다. 이를 위해, 제2집광렌즈부(50)와 카메라유닛(70) 사이에 제1집광렌즈부(40)를 통과한 레이저빔은 반사시키고, 피가공체(200)의 이미지는 투과시켜 카메라유닛(70)으로 전달하는 레이저하프미러(90)를 더 포함할 수 있다. 레이저하프미러(90)는 레이저빔의 광 축과 이미지의 광 축을 결합시킨다. 그 결과, 피가공체(200)에 대한 얼라인(align) 뿐만 아니라, 가공 위치, 실제 가공되는 영상 등을 실시간으로 확인할 수 있다.On the other hand, the camera unit 70 according to an embodiment is formed to have an optical path coaxial with the optical path of the laser beam incident to the second condensing lens unit 50. To this end, the laser beam passing through the first condenser lens unit 40 between the second condenser lens unit 50 and the camera unit 70 is reflected, and the image of the workpiece 200 is transmitted to allow the camera unit ( 70) may further include a laser half mirror 90 for transmitting. The laser half mirror 90 combines the optical axis of the laser beam with the optical axis of the image. As a result, not only the alignment of the workpiece 200, but also the machining position, the image to be actually processed, and the like can be confirmed in real time.

도 1을 다시 참조하면, 안착부(80)는 금속 마스크로 생산되는 피가공체(200)가 안착되도록 한다. 안착부(80)는 평판 스테이지를 포함하고, X축 및 Y축 방향으로 각각 이동할 수 있어 피가공체(200)와 제2집광렌즈부(50) 사이의 상대적 위치를 결정할 수 있다. 또한, 안착부(80)는 피가공체(200)의 가공 두께에 따라 높낮이가 조절되는 구성을 더 포함한다. 즉, 안착부(80)는 Z축 방향으로 이동할 수도 있다. 이는, 피가공체(200)를 가공하면서 동시에 피가공체(200)를 승강시킬 수 있는 바, 피가공체(200)의 두께 방향 길이가 레이저빔의 초점심도보다 더 긴 경우에도 피가공체(200)에 마스크 홀을 형성할 수 있도록 한다.Referring back to FIG. 1, the mounting portion 80 allows the workpiece 200 to be produced by the metal mask to be seated. The seating unit 80 may include a flat plate stage and may move in the X and Y axis directions, respectively, to determine a relative position between the workpiece 200 and the second condensing lens unit 50. In addition, the seating portion 80 further includes a configuration in which the height is adjusted according to the processing thickness of the workpiece 200. That is, the mounting portion 80 may move in the Z-axis direction. This is because the workpiece 200 can be simultaneously raised and lowered while the workpiece 200 is processed, even when the thickness direction length of the workpiece 200 is longer than the depth of focus of the laser beam. It is possible to form a mask hole in the 200).

또한, 금속 마스크 생산 장치는 스캐너부(100)를 더 포함할 수 있다. 스캐너부(100)는 피가공체(200)에 조사되는 레이저빔의 절대 위치(X-Y 좌표)를 변경시킬 수 있도록 한다. 이런 스캐너부(100)는 예를 들어, 갈바노미터 스캐너일 수 있다. 갈바노미터 스캐너는 구동모터(미도시) 및 구동모터의 회전축에 결합되어 레이저빔의 조사 위치를 조절하는 스캐너미러(미도시)를 포함할 수 있다. 이 때, 구동모터는 미세 조절이 가능하여 레이저빔의 스팟 위치를 정밀하게 이동시킬 수 있다. 한편, 스캐너미러는 스캐너부(100) 내부에서 레이저빔을 반사시킨다.In addition, the metal mask production apparatus may further include a scanner unit 100. The scanner unit 100 may change the absolute position (X-Y coordinate) of the laser beam irradiated to the workpiece 200. Such a scanner unit 100 may be, for example, a galvanometer scanner. The galvanometer scanner may include a scanner mirror (not shown) which is coupled to a driving motor and a rotation axis of the driving motor to adjust the irradiation position of the laser beam. At this time, the driving motor can be finely adjusted to precisely move the spot position of the laser beam. On the other hand, the scanner mirror reflects the laser beam inside the scanner unit 100.

금속 마스크 생산 장치는 감쇠기(110)(attenuator), 레이저빔을 반사시키는 적어도 하나 이상의 레이저미러(120)를 더 포함할 수 있다. 감쇠기(110)는 레이저빔의 이동 경로 상에 배치되어, 레이저부(10)에서 발진되는 레이저빔의 출력을 조절한다. 레이저미러(120)는 레이저빔을 반사시켜 레이저빔의 진행 방향을 안내한다. 다만, 레이저미러(120)의 개수, 그 위치 및 종류 등은 도시된 일 실시예에 한정되지 않는다.The metal mask production apparatus may further include an attenuator 110 and at least one laser mirror 120 reflecting the laser beam. The attenuator 110 is disposed on the movement path of the laser beam to adjust the output of the laser beam oscillated by the laser unit 10. The laser mirror 120 reflects the laser beam to guide the traveling direction of the laser beam. However, the number, position and type of the laser mirror 120 is not limited to the illustrated embodiment.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and may be appropriately changed within the scope of the claims.

10: 레이저부 20: 빔쉐이퍼부
30: 빔스플리터부 40: 제1집광렌즈부
50: 제2집광렌즈부 60: 석션유닛
70: 카메라유닛 80: 안착부
32: 이송스테이지 61: 챔버부
61(a): 관통홀 62: 블로우부
62(a): 분사홀 63: 석션부
63(a): 석션홀 71: CCD카메라
72: 이미지결상렌즈 73: 조명광원
74: 조명하프미러 90: 레이저하프미러
100: 스캐너부 110: 감쇠기
120: 레이저미러10: laser unit 20: beam shaper unit
30: beam splitter portion 40: first condensing lens portion
50: second condenser lens 60: suction unit
70: camera unit 80: seating part
32: transfer stage 61: chamber
61 (a): Through hole 62: Blowing part
62 (a): Injection hole 63: Suction part
63 (a): Suction hole 71: CCD camera
72: image forming lens 73: illumination light source
74: illumination half mirror 90: laser half mirror
100: scanner unit 110: attenuator
120: laser mirror

Claims (10)

레이저빔을 발생시키는 레이저부;
상기 레이저빔의 스팟 조건을 변경시키는 빔쉐이퍼부;
선택에 따라 상기 레이저빔을 복수 개로 분기시키는 빔스플리터부;
상기 빔쉐이퍼부 및 상기 빔스플리터부를 순차적으로 통과한 상기 레이저빔을 집광하는 제1집광렌즈부; 및
상기 제1집광렌즈부를 통과한 상기 레이저빔을 다시 집광하여 피가공체에 조사시키는 제2집광렌즈부;를 포함하는 금속 마스크 생산 장치.A laser unit generating a laser beam;
A beam shaper unit for changing a spot condition of the laser beam;
A beam splitter unit for splitting the laser beam into a plurality according to a selection;
A first condenser lens unit configured to condense the laser beam sequentially passing through the beam shaper unit and the beam splitter unit; And
And a second condensing lens unit for condensing the laser beam passing through the first condensing lens unit and irradiating the object to be processed. 제1항에 있어서,
상기 피가공체에 홀 패턴을 형성하도록 하는 가공모드와, 상기 피가공체에 발생된 결함을 수리하도록 하는 리페어모드를 포함하는 모드설정부;를 더 포함하는 금속 마스크 생산 장치.The method of claim 1,
And a mode setting unit including a processing mode for forming a hole pattern in the workpiece and a repair mode for repairing defects generated in the workpiece. 제2항에 있어서,
상기 빔스플리터부는 상기 가공모드에서 상기 레이저빔의 광 경로 상에 위치하고, 상기 리페어모드에서 상기 레이저빔의 광 경로 상에서 이탈하는 금속 마스크 생산 장치. The method of claim 2,
The beam splitter unit is disposed on the optical path of the laser beam in the processing mode, and the metal mask production apparatus is separated on the optical path of the laser beam in the repair mode. 제1항에 있어서,
이송스테이지; 및
상기 이송스테이지 위에서 상기 빔스플리터부를 직선 왕복 이송시키는 리니어모터부;를 더 포함하는 금속 마스크 생산 장치.The method of claim 1,
Transfer stage; And
And a linear motor unit configured to linearly reciprocate the beam splitter unit on the transfer stage. 제1항에 있어서,
상기 스팟 조건은 스팟 크기, 스팟 형상 및 상기 빔스플리터부를 통해 복수 개로 분기되는 레이저빔 사이의 스팟 피치를 포함하는 금속 마스크 생산 장치. The method of claim 1,
The spot condition includes a spot size, a spot shape, and a spot pitch between a plurality of laser beams branched through the beam splitter portion. 제1항에 있어서,
상기 제2집광렌즈부와 상기 피가공체 사이에 배치되며 상기 피가공체에서 발생하는 분진을 외부로 배출시키는 석션유닛;을 더 포함하는 금속 마스크 생산 장치.The method of claim 1,
And a suction unit disposed between the second condenser lens unit and the workpiece to discharge dust generated from the workpiece to the outside. 제6항에 있어서, 상기 석션유닛은
상기 레이저빔이 통과하는 관통홀이 형성되는 챔버부;
상기 챔버부 내에 형성되며, 상기 레이저빔의 통과 방향과 일정한 경사 각도를 갖고 압축 공기를 분사시키는 블로우부; 및
상기 압축 공기의 분사에 의해 비산되는 분진을 흡입하는 석션부;를 포함하는 금속 마스크 생산 장치.The method of claim 6, wherein the suction unit
A chamber part in which a through hole through which the laser beam passes is formed;
A blow part formed in the chamber part to inject compressed air having a predetermined inclination angle with a passage direction of the laser beam; And
And a suction unit for sucking dust scattered by the injection of the compressed air. 제1항에 있어서,
상기 제2집광렌즈부로 입사되는 상기 레이저빔의 광 경로와 동축 상의 광 경로를 갖도록 형성되는 카메라유닛;을 더 포함하는 금속 마스크 생산 장치.The method of claim 1,
And a camera unit formed to have an optical path coaxial with the optical path of the laser beam incident to the second condensing lens unit. 제8항에 있어서,
상기 제2집광렌즈부와 상기 카메라유닛 사이에 상기 제1집광렌즈부를 통과한 상기 레이저빔은 반사시키고, 상기 피가공체의 이미지는 투과시켜 상기 카메라유닛으로 전달하는 레이저하프미러;를 더 포함하는 금속 마스크 생산 장치.The method of claim 8,
And a laser half mirror configured to reflect the laser beam passing through the first condenser lens unit between the second condenser lens unit and the camera unit, and to transmit an image of the object to be transmitted to the camera unit. Metal mask production device. 제1항에 있어서,
상기 피가공체의 가공 두께에 따라 높낮이가 조절되는 안착부;를 더 포함하는 금속 마스크 생산 장치.The method of claim 1,
And a seating portion whose height is adjusted according to the processing thickness of the workpiece.
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